熵变题目及其答案解析

【巩固练习】
1．已知氧化性：Cl2＞Br2＞Fe3+＞I2；还原性：I－＞Fe2+＞Br－＞Cl－。

下列反应能正向自发进行的是（）A．Br2+2Fe2+==2Fe3++2Br－B．2Fe3++2I－==2Fe2++I2
C．I2+2Fe2+==2Fe3++2I－D．2Fe3++2Cl－==2Fe2++Cl2↑
2．下列说法正确的是（）
A．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的
B．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小
C．常温下，反应C（s）+CO2（g）⇌2 CO（g）不能自发进行，则该反应的△H＞0
D．反应2Mg（s）+CO2（g）= C（s）+2MgO（s）能自发进行，则该反应的△H＞0
3．在25℃、1.01×105 Pa时，反应2N2O5 (g)==4NO2 (g)+O2 (g) ΔH=+57.7 kJ / mol能自发进行的原因是（）A．是吸热反应B．是放热反应
C．是熵减小的反应D．熵增效应大于能量效应
4．已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为：
ΔH－TΔS＜0 反应能正向自发进行
ΔH－TΔS＝0 反应达到平衡状态
ΔH－TΔS＞0 反应不能自发进行
设反应A==D+E ΔH－TΔS=(－4500+11T / K) J·mol－1，要防止反应发生，温度必须（）A．高于409 K B．低于136 K C．高于136 K而低于409 K D．低于409 K
5．下列过程属于熵（S）增加的是（）
A．一定条件下，水由气态变成液态
B．高温高压条件下使石墨转变成金刚石
C．4NO2(g)+O2(g)一定条件2N2O5(g)
D．CaCO3(s) 高温CaO(s)+ CO2(g)
6．下列关于冰融化为水的过程判断正确的是（）
A．ΔH＞0，ΔS＜0 B．ΔH＜0，ΔS＞0
C．ΔH＞0，ΔS＞0 D．ΔH＜0，ΔS＜0
7．金属锡的冶炼常用焦炭做还原剂：SnO2 (s)+2C (s)==Sn (s)+2CO (g)，反应过程中能量的变化如图所示。

下列有关该反应的ΔH、ΔS的说法中正确的是（）
A．ΔH＜0、ΔS＜0 B．ΔH＞0、ΔS＜0
C．ΔH＜0、ΔS＞0 D．ΔH＞0、ΔS＞0
8．碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法正确的是（）
A．碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大
B．碳酸铵分解是因为外界给予了能量
C．碳酸铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自进行
D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解
8．反应CH3OH（g）+NH3（g）=CH3NH2（g）+H2O（g），在高温下才能自发向右进行，则该反应的△H、△S 应为（）
A．△H＞0、△S＜0 B．△H＜0、△S＞0 C．△H＞0、△S＞0 D．△H＜0、△S＜0
10．下列过程的熵变的判断不正确的是（）
A．溶解少量食盐于水中：ΔS＞0
B．碳和氧气反应生成CO (g)：ΔS＞0
C．水蒸气变成液态水：ΔS＞0
D．CaCO3 (s)加热分解为CaO (s)和CO2 (g)：ΔS＞0
11．判断下列反应的熵值的变化，在每小题后面的横线上填上“增大”、“减小”或“无明显变化”。

（1）2H2 (g)+O2 (g)点燃2H2O (l)____________。

（2）H2 (g)+Cl2 (g)点燃2HCl (g)____________。

（3）(NH4)2CO3 (g)==NH4HCO3 (s)+NH3 (g)____________。

（4）Cu (s)+Cl2 (g)点燃CuCl2 (s)____________。

12．煤炭燃烧的过程中会释放大量的SO2，严重破坏生态环境，采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放，但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率，相关反应的热化学方程式如下：
CaSO4（s）+CO（g）⇌CaO（s）+SO2（g）+CO2（g）△H1=218.4kJ•mol﹣1（反应Ⅰ）
CaSO4（s）+4CO（g）⇌CaS（s）+4CO2（g）△H2=﹣175.6kJ•mol﹣1（反应Ⅱ）
请回答下列问题：
（1）反应Ⅰ能够自发进行的反应条件是。

（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数K p时用气体组分（B）的平衡压强p（B）代替该气体物质的量的浓度c（B），则反应Ⅱ的K p=（用表达式表示）。

（3）假设某温度下，反应Ⅰ的速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），则下列反应过程能量变化示意图正确的是。

（4）通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生，理由
是．
（5）图1为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线，则降低该反应体系中SO2生成量的措施有。

A．向该反应体系中投入石灰石
B．在合适的温度区间内控制较低的反应温度
C．提高CO的初始体积百分数
D．提高反应体系的温度
（6）恒温恒容下，假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生，且v1＞v2，请在图2中画出反应体系中c（SO2）随时间t变化的总趋势图。

13．电子工业中清洗硅片上的SiO2 (s)的反应是
SiO2 (s)+4HF (g)==SiF4 (g)+2H2O (g)
ΔH (298.15 K)=－94.0 kJ / mol
ΔS (298.15 K)=－75.8 J / (mol·K)
设ΔH和ΔS不随温度变化而变化，试求此反应能够自发进行的温度条件。

答案：
1．AB
【解析】氧化还原反应的方向是强还原剂与强氧化剂反应，生成弱还原剂和弱氧化剂。

A、B符合。

C中氧化性应I2＜Fe3+，D中氧化性应Fe3+＜Cl2，不能自发进行氧化还原反应。

2．C
【解析】反应的自发性由ΔH－TΔS决定，故A、B项错误；C中反应的△S＞0，在常温下不自发，则△H＞0；D中反应的△S＜0，能自发进行，说明△H＜0。

3．D
【解析】该反应是吸热反应，根据焓判据是不能自发进行的，说明该反应之所以能够自发进行是由于熵增效应，并且熵增效应大于能量效应。

4．A
【解析】要防止反应发生需满足ΔH－TΔS＞0的条件，解不等式得T＞409 K，故A正确。

5．D
【解析】物质由固态→液态→气态的过程是熵增过程，反之是熵减过程；气体的量由少到多的过程是熵增过程，反之是熵减过程。

D项是熵增反应。

6．C
【解析】冰的融化是吸热过程，故ΔH＞0；冰融化成水，分子的活动能力增强，混乱度增大，故ΔS＞0。

7．D
【解析】SnO2 (s)+2C (s)==Sn (s)+2CO (g)，该反应生成物气体系数大，混乱度大，所以是熵增加的反应，故ΔS ＞0；由图可知，反应物的总能量低，生成物的总能量高，则该反直是吸热反应，故ΔH＞0。

8．A
【解析】(NH4)2CO3的分解为吸热反应，而只根据焓变判断，反应不易自发进行；结合熵变对化学反应的共同影响，该反应熵值一定增大，反应可自发进行。

9．C
【解析】反应CH3OH（g）+NH3（g）=CH3NH2（g）+H2O（g）在高温下才能自发向右进行，则满足△H-T△S ＜0。

A项△H＞0、△S＜0，△H-T△S＞0，反应不能自发进行，故A错误；B项△H＜0、△S＞0，△H-T△S ＜0一定成立，反应在任何温度下一定能够自发进行，故B错误；C项△H＞0、△S＞0，要保证△H-T△S＜0，则T为高温，故C正确；D项△H＜0、△S＜0，要保证△H-T△S＜0，则T为低温，故D错误。

10．C
【解析】熵变是依据混乱度来取值的。

混乱度的大小取决于能够自由运动的粒子的数目。

因此A、D均因增大了自由程度而熵增大。

C则由于气体变为液体而自由程度减小，故应是熵减小。

B中由于产生的一氧化碳分子数大于消耗的氧气分子数，所以混乱度增大。

11．（1）减小（2）无明显变化（3）增大（4）减小
【解析】由于S (g)＞S (1)＞S (s)，故气体→液体→固体是熵减的变化，反之是熵增的变化。

12．（1）高温；（2）；（3）C；
（4）如果气体中SO 2和CO 2浓度之比随时间变化，则两个反应同时进行；
（5）ABC ；
（6）
【解析】（1）反应Ⅰ吸热，则△H ＞0，由方程式可知△S ＞0，反应能自发进行，应满足△H ﹣T•△S ＜0，则应在较高温度下进行；
（2）由题意可知，反应Ⅱ的Kp=；
（3）反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，则A 、D 错误；由方程式可知反应Ⅱ气体较多，则活化能较大，则B 错误、C 正确；
（4）反应Ⅰ生成SO 2和CO 2，反应Ⅱ只生成CO 2，如两个反应同时发生，则气体中SO 2和CO 2浓度之比随时间变化；
（5）A ．向该反应体系中投入石灰石，可使更多的二氧化硫转化为硫酸钙，减少二氧化硫的排放，故A 正确；
B ．由反应Ⅰ可知生成二氧化硫的反应为吸热反应，则低温下不利于生成二氧化硫，则应在合适的温度区间内控制较低的反应温度，故B 正确；
C ．由图象可知，提高CO 的初始体积百分数，可以增大CaS 的质量分数，减少二氧化硫的排放，故C 正确；
D ．提高反应体系的温度，不利于二氧化硫的减少，故D 错误．
（6）反应Ⅰ和Ⅱ同时发生，且v 1＞v 2，因反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，则温度逐渐降低，反应速率逐渐减小，则图象应为。

13．要使反应能够自发进行，则ΔH －T ΔS ＜0，
即－94.0 kJ / mol －T ×[－75.8×10－3 kJ / (mol ·K)]＜0，
394.0kJ / mol 1240K 75.810kJ / (mol K)
T -<=⨯⋅， 即只有在温度低于1240 K 时反应才能自发进行。